与众同名的特氟龙(Teflon)与其最大的区别在于PTFE的耐高温的特性远远高于特氟龙,PTFE的耐高温的最高温度可达300℃以上,而特氟龙的耐高温的最高温度则仅为250℃左右。同时PTFE的耐低温的也高于特氟龙。另外PTFE的耐酸、碱的也高于特氟龙,PTFE的耐油的也高于特氟龙
1. 定义与命名
由四氟乙烯的单体(C₂F₄)通过脱水的高分子化合物即可得聚四氟乙烯(PTFE),其化学式为(C₂F₄)n。由其全氟的分子链上每个碳原子均被氟原子的包覆形成的特殊的高分子物质[].。
- 特氟龙(Teflon):是美国杜邦公司(DuPont)为 PTFE 及其部分共聚物注册的商标名称。特氟龙不仅指纯 PTFE,还包括在同一系列中使用的其他氟聚合物(如 PFA、FEP 等)。因此,特氟龙是品牌概念,而 PTFE 是材料本身的化学概念。
2. 化学结构
- PTFE 的基本结构是 –CF₂–CF₂– 的线性链,所有氢原子均被氟原子取代,形成极其强的 C‑F 键,赋予材料极佳的化学惰性和低表面能[]。
- 特氟龙的商标产品在结构上与 PTFE 完全相同(纯 PTFE),但在杜邦的产品线中,还会出现少量共聚改性(如加入少量的氟代乙烯基单体)以改善加工性能,这些改性材料仍然使用 “Teflon” 商标。
3. 生产与品牌
- PTFE 的生产过程包括悬浮聚合法或乳液聚合法,需要在高压釜中保持四氟乙烯单体液化后聚合,得到颗粒或粉末状树脂。
基于杜邦在50年代对PTFE的商业化的推出,“特氟龙”这一名称便初具了为全球所公认的品牌标识的雏形。随后杜邦又将以特氟龙的品牌推出了PFA、FEP等一系列的改性产品,其相对于纯的PTFE均有所不同,尤其在加工温度、机械强度等方面均有了较大的提高。
5. 加工方式
- PTFE:因其熔点高、粘度极大,传统热熔加工困难。常用粉末烧结、冷挤压、热压成型等工艺来制造薄膜、管材、密封件等[]。
采用对可熔融的改性使得特氟龙的PFA、FEP等系列的可通过常规的塑料加工工艺如注塑、挤出等成型手段,从而为其在工业中的广泛的应用提供了可能。
6. 应用领域
- PTFE(纯):化学工业的防腐衬里、电子元件的绝缘材料、航空航天的密封件、医用血管移植材料(Gore‑Tex)等。其极低的摩擦系数使其在轴承、滑动件中也有重要应用。
- 特氟龙(品牌):除了上述 PTFE 的传统用途外,特氟龙品牌的改性产品(PFA、FEP)因加工便利,被广泛用于食品包装、医疗器械、半导体制造的防粘涂层以及高温电线绝缘等。特氟龙品牌的“不粘锅”涂层正是利用其低表面能和耐高温特性实现的[]。
7. 常见误解
- “特氟龙就是 PTFE”:在日常语言中常被等同使用,但严格来说,特氟龙是杜邦的商标,涵盖 PTFE 以及若干改性氟聚合物。
- “特氟龙比 PTFE 更耐高温”:纯特氟龙(即 PTFE)与 PTFE 本身的耐温相同;只有改性特氟龙(如 PFA)在高温下保持更好的机械强度。
如今,我们经常会见到一句这样幽默的玩笑——“特氟龙只能用在不粘锅上”,然而事实却告诉我们,特氟龙的应用之广大远远超出了我们平常的厨房之用,它的奇妙的性能也已广泛地应用于了化工、电子、航空、医疗等多个高端的领域中。
总结
以其明确的化学定义、卓著的化学惰性、极高的耐高温、低的摩擦和极好的电绝缘等特性,PTFE已成为高新技术的重要的基本材料之一。以特氟龙(Teflon)为杜邦对PTFE及其改性产品的统一的品牌名称,不仅包括了纯的PTFE本身,还包括了加工性能更佳的改性的氟聚合物如PFA、FEP等。只有明了了“材料”与“商标”的本质的区别,我们才能在选材的过程中就能避免了对两者混淆,进而也就能对相应的技术沟通做到心中有数。
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